[发明专利]谐振腔波导滤波器

说明书

本发明提供了一种谐振腔波导滤波器，包括金属壳体以及两个波导法兰盘，金属壳体的内部具有多个依次连接的非规则的谐振腔，谐振腔具有相互垂直的长轴和短轴，相邻谐振腔的长轴垂直设置，位于金属壳体两端的两个谐振腔的长轴均与馈电矩形波导的长度方向垂直设置。本发明所构造的谐振腔具有非规则金属边界条件，在不显著恶化谐振腔基模Q值的前提下，使高次模数量减少，且在频谱上远离基模；在频谱上拉开了谐振腔在水平方向上两个极化正交的简并高次模的谐振频率，并通过设置耦合谐振腔连续正交的缩放方向，最小化这两个极化正交的高次模的耦合系数，从而抑制这些高次模形成寄生通带，显著提升了滤波器的无寄生阻带带宽和阻带抑制度。

技术领域

本发明属于滤波器技术领域，更具体地说，是涉及一种谐振腔波导滤波器。

背景技术

通信系统微波滤波器要求其谐振器具备高品质因数(Q值)和寄生谐振模式远离主模式的射频属性。高Q值谐振器可以使滤波器在同等带宽下获得更小的通带插入损耗。远寄生谐振模式可以使带通滤波器的上阻带带宽大和抑制度高，以减小阻带中谐波和干扰信号的影响。传统的空气填充的高Q值金属谐振腔，如矩形、圆柱形和球形腔，具有规则且对称的边界条件，但因为几何结构的对称性，这些谐振腔存在大量简并的高次谐振模式。

现有技术中，可以采用谐振腔枝节加载实现腔体滤波器小型化和远寄生通带的目标，但这是以显著牺牲谐振腔的Q值，即增大滤波器通带插入损耗，为代价的，且谐振腔枝节加载增大了其加工装配的难度和误差，导致滤波器制造和调试效率低下。枝节加载的谐振腔滤波器无论是采用传统的计算机数控(CNC)铣工艺还是近年来高速发展的增材制造(3-D打印)工艺加工，均存在“枝节加载结构—加工工艺兼容性”和“枝节加载结构—结构误差灵敏度”这两组矛盾。例如，小型化枝节加载谐振腔滤波器需要大量调谐螺丝以补偿加载枝节的加工误差对滤波器射频性能的影响；这类滤波器若用3-D打印工艺制作，需要3-D打印出支撑材料辅助这些枝节结构成型，而腔内的支撑材料在器件成型之后难以去除。此外，这些枝节轮廓的不连续性导致其边缘上镀金属层的质量不佳，镀层容易破损。

现有技术中，还可以采用选择性地开槽滤波器中的谐振腔并搭配适当的级间耦合结构，在不影响主模通带的前提下辐射出谐振腔的高次模，达到抑制寄生谐振、拓展滤波器无寄生阻带带宽的目的，带来的问题是带通滤波器上阻带的电磁辐射给外电路带来干扰，这也不利于抑制外来的阻带干扰信号。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种谐振腔波导滤波器，旨在以尽可能小的Q值代价，获得带通滤波器尽可能大的无寄生无辐射阻带带宽，并获得尽可能大的阻带抑制度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种谐振腔波导滤波器，包括金属壳体以及分别连接于所述金属壳体两端的两个波导法兰盘，所述金属壳体的内部具有多个依次连接的非规则的谐振腔，所述波导法兰盘开设有连通所述谐振腔的馈电矩形波导，所述谐振腔具有相互垂直的长轴和短轴，相邻所述谐振腔的长轴垂直设置，位于所述金属壳体两端的两个所述谐振腔的长轴均与所述馈电矩形波导的长度方向垂直设置，位于所述金属壳体两端的两个所述谐振腔的短轴、所述馈电矩形波导的中心轴均共线设置。

在一个实施例中，设于所述金属壳体中部的任意一个谐振腔为第一谐振腔，与所述第一谐振腔连接的两个谐振腔设为第二谐振腔；

所述谐振腔的数量为三个，所述第一谐振腔的数量为一个，两个所述第二谐振腔分别位于所述第一谐振腔长轴的相对两侧；或者，

所述谐振腔的数量为五个，所述第一谐振腔的数量为三个，三个所述第一谐振腔中，位于两端的两个所述第一谐振腔的长轴，与两个所述第二谐振腔的短轴共线设置；或者，

所述谐振腔的数量为五个，所述第一谐振腔的数量为三个，其中一个所述第二谐振腔的长轴，与三个所述第一谐振腔中位于一端的所述第一谐振腔的短轴共线设置，另一个所述第二谐振腔的长轴，与三个所述第一谐振腔中位于另一端的所述第一谐振腔的短轴共线设置。